El diodo

¿Qué es y para qué sirve un diodo?

El diodo semiconductor es un dispositivo compuesto por dos cristales semiconductores, uno de tipo P y otro de tipo N que sólo permite el paso de la corriente eléctrica (electrones) en una dirección. Consta de dos terminales, al terminal positivo, unido al material P, se le denomina ánodo (A), mientras que al terminal negativo, unido al material de tipo N, se le denomina cátodo (K). Su símbolo y su forma física se indican en la siguiente figura.

El diodo comercial y su símbolo

El diodo sirve para crear circuitos donde el flujo de la corriente eléctrica solo puede circular en una dirección, en el sentido ánodo-cátodo. Así el diodo funcionará como un interruptor cerrado cuando el sentido de la corriente es de ánodo a cátodo y como un interruptor abierto cuando el sentido de la corriente es de cátodo a ánodo. Se utilizan los diodos en circuitos rectificadores de media onda y como puente rectificador de onda completa, para transformar la corriente alterna (AC – Alternating Current) en corriente continua (DC – Direct Current).

¿Cómo funciona un diodo convencional?

Los diodos se polarizan cuando se conectan. Esta polarización puede ser directa o inversa:

  • Polarización directa: Cuando se conecta el terminal positivo de la pila con el terminal positivo del diodo y el terminal negativo de la pila con el terminal negativo del diodo, los electrones que salen de la pila logran atravesar los dos cristales del diodo, por lo que el diodo se comporta como un conductor y deja pasar la corriente eléctrica.
Funcionamiento del diodo - Polarización directa
  • Polarización Inversa: Cuando conectamos el terminal positivo de la pila con el negativo del diodo y viceversa, el diodo no permite el paso de la corriente y se comporta como un circuito abierto.
Funcionamiento del diodo - Polarización Inversa

Debido a esta propiedad los diodos pueden emplearse como interruptores. En la siguiente imagen tienes un resumen de los dos tipos de polarización del diodo.

Funcionamiento del diodo - Resumen Polarización

Actividades de ejemplos de diodos

Conociendo cómo se comporta el diodo, te propongo que observes el siguiente ejercicio de diodos e indiques qué camino sigue la corriente eléctrica. ¿Por qué unas bombillas se iluminan y otras no?

Ejercicio de diodo - Polarización

Para resolverlo debes seguir el camino del electrón (corriente eléctrica) que sale del polo positivo hasta el polo negativo, teniendo en cuenta que existen tramos por los que el electrón o no puede pasar o puede evitar pasar por alguna bombilla.

tipos de circuitos

Puedes consultar la explicación de tipos de circuitos: abiertos – cerrados y cortocircuitos, donde se explica el recorrido de la corriente eléctrica en estos tres tipos de circuitos. Te servirá de ayuda para conocer el recorrido de los electrones en un circuito.

En la siguiente animación puedes ver los distintos recorridos de la corriente eléctrica por el circuito y cómo hay bombillas que no se iluminan porque están en abierto o porque tienen un diodo polarizado en inversa y la corriente no puede pasar.

Ejercicios de diodos

Te propongo estos sencillos ejercicios de diodos para comprobar que has aprendido los conceptos de polarización directa e inversa. Podrás descargar un PDF gratuito con ejercicios de diodos con estos y más ejercicios para que trabajes en clase y además un cuestionario con ejercicios de diodos online para que respondas una serie de sencillos problemas de diodos.

Ejercicio 1 – Completa la tabla según estén accionados los pulsadores:

Ejercicio de diodos y pulsadores

Ejercicio 2 – Indica qué bombilla se ilumina en el circuito de la figura:

Diodo Rectificador

Un diodo rectificador debe ser capaz de soportar corrientes elevadas ya que se emplea para rectificar la corriente alterna, transformándola en corriente continua. En la siguiente imagen puedes ver las diferencias entre ambos tipos de corriente.

Corriente alterna vs corriente continua

Conseguir Corriente Continua desde una fuente de Corriente Alterna se consigue gracias a circuitos con diodos rectificadores. Veamos el más sencillo.

Circuito rectificador de media onda

Como se puede observar en la siguiente imagen, intercalando un diodo en un circuito formado por un generador de corriente alterna (AC) y una bombilla se consigue una corriente continua pulsante. El diodo y la bombilla están formando un sencillo circuito de receptores en serie.

El diodo solo deja pasar la corriente cuando el generador se encuentra emitiendo la onda en el semi-ciclo positivo.

Circuito Rectificador de media onda con diodo

Pero con solo un diodo no se puede conseguir una corriente continua, para ello se deben asociar una serie de diodos en lo que se llama puente rectificador o puente de Graetz, es un elemento básico de nuestro día a día, ya que lo incorporan muchos de los dispositivos electrónicos que usamos habitualmente. Cargadores de móviles, ordenadores, electrodomésticos, etc.

Circuito rectificador de onda completa con puente de diodos

Con el puente de diodos se consigue mejorar la corriente que llega a la bombilla ya que convierte la Corriente Alterna (AC) en una Corriente Continua Pulsante (DC) donde las ondas negativas se invierten y llegan a la bombilla igual que las ondas positivas como puedes ver en la siguiente figura.

En la siguiente animación puedes observar cómo el puente de diodos genera una corriente continua pulsante siempre positiva. Observa los distintos caminos que toman los electrones según la onda del generador sea positiva o negativa.

Con un puente de diodos se consigue una rectificación mejor que con un rectificador de media onda. Pero si se desea conseguir corriente verdaderamente continua se deben reducir los pulsos de la corriente que sale del puente de diodos. Para ello utilizamos un condensador.

Rectificación de onda completa con puente de diodos y condensador

El condensador filtra la corriente pulsante, eliminando los pulsos casi por completo, dejando solo pequeñas perturbaciones llamadas “rizado“. Gracias a las propiedades de carga y descarga del condensador se consigue una corriente verdaderamente continua.

Para eliminar el rizado y que corriente sea totalmente constante se necesita un regulador o un estabilizador.

Los puentes de diodos se utilizan para una amplia gama de aplicaciones. Podemos encontrarlos en pequeñas fuentes de alimentación de circuitos electrónicos, pero también en grandes aplicaciones industriales que suministran corriente continua a motores y electroimanes.

El tamaño de los diodos y los demás componentes del puente cambian según las necesidades de cada aplicación pero la disposición y construcción es muy similar.

Diodo Rectificador 1n4007

diodo rectificador 1n4007

El diodo 1N4007 es el diodo más utilizado a la hora de realizar un puente de diodos en para prácticas en el taller. Es un diodo barato, con una corriente eléctrica máxima de 1A, que soporta un voltaje de ruptura máximo 1000V. Es un diodo pequeño, de unos 0,3 gramos de peso, y muy barato, por lo que es fácil de integrar en cualquier placa base de pruebas o protoboard.

El rango de funcionamiento del diodo 1n4007 se muestra constante hasta que alcanza una Temperatura de 75ºC. A partir de 75ºC, si aumenta la temperatura, la corriente máxima de funcionamiento disminuye.

El diodo en polarización directa presenta una caída de potencial aproximada de 0,7 Voltios.

Aquí tienes compartida la hoja de especificaciones para mayor detalle de su comportamiento eléctrico.

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Ejercicios resueltos de problemas con diodos

Ejercicio 1 – Calcula la corriente que circulará por la bombilla del circuito de la figura si la resistencia de la bombilla es de 15Ω, y la tensión de alimentación del circuito eléctrico es de 6 Voltios.

DATO: El diodo en polarización directa experimenta una caída de potencial de 0,7 Voltios.

Circuito con diodo y bombilla

La tensión en la bombilla será

Vbombilla = Vpila – VD = 6 – 0,7 = 5,3 V

Como es un circuito en serie del diodo con la bombilla, La Intensidad de corriente que circula por el circuito es la misma en todo el circuito. Por lo que la podemos calcular con la ley de Ohm en la bombilla.

I = Vbombilla / Rbombilla = 5,3 / 15 = 0,35A

Ejercicio 2 – Calcula la corriente que circulará por el siguiente circuito serie que consta de dos Resistencias y un diodo.

DATO: El diodo en polarización directa tiene un voltaje de 0,7 Voltios.

La suma de los voltajes en cada uno de los receptores debe ser igual al voltaje de la pila. Y aplicando la ley de Ohm en cada una de las Resistencias…

Ejercicio Diodo y 2 resistencias

Vpila = VR1 + VD + VR2 = I·R1 + VD + I·R2

Como se desea conocer la Intensidad de corriente se debe despejar la I (Intensidad de corriente eléctrica) de la ecuación. Sacando factor común…

Vpila – VD = I·(R1 + R2)

y es ahora cuando se despeja la I (Intensidad de corriente eléctrica) de la ecuación quedando….

I = (Vpila – VD) / (R1 + R2) = (12-0,7)/(3000+5000) = 1,41 mA

TUTORIAL – EL DIODO

En el siguiente vídeo tutorial puedes aprender cómo funciona el diodo de forma más detallada. Aplicando la ley de Ohm y conociendo el voltaje en el diodo conocerás cómo resolver cualquier ejercicio de diodos. .⛔ Podrás practicar con 𝘁𝗲𝘀𝘁 𝗼𝗻𝗹𝗶𝗻𝗲 con ejercicios de diodos más abajo y un 𝗣𝗗𝗙 con actividades con diodos para imprimir gratis y realizarlas en papel.

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Ejercicios en PDF Imprimibles del diodo

Aquí puedes descargar la hoja de problemas de circuitos serie en PDF. Te propongo varios ejercicios para que apliques todo lo aprendido en el vídeo anterior sobre circuitos eléctricos con diodos.

Ejercicios diodos PDF
Ejercicios diodos PDF descargar gratis

En las imágenes anteriores puedes ver los ejercicios de diodos que te propongo para repasar conceptos, y si deseas descargarlos para imprimirlos, puedes rellenar el siguiente formulario y te enviaré un link con el PDF imprimible.

Ejercicios de Circuitos con Diodos

  • Este campo es un campo de validación y debe quedar sin cambios.

Test online con ejercicios del diodo

Ahora te propongo que intentes realizar el siguiente test online con problemas de circuitos con diodos. Una vez realizado el test mostrará los aciertos y errores que has cometido. RECUERDA: En problemas de cálculo introduce los resultados a las preguntas propuestas (siempre sin unidades).